DE2737081B2 - Hydraulischer Drehschlaghammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Drehschlaghammer für Gesteinsbohrmaschinen, mit einem Hammergehäuse, in dem ein Schlagkolben unter Steuerung durch eine hydraulische Schlagantriebseinrichtung hin- und herbeweglich ist, und mit einem an dem Hammergehäuse angebrachten Hydraulikmotor für den Drehantrieb eines Bohrgestänges, der mit der Schlagantriebseinrichtung hydraulisch in Reihe oder parallel geschaltet und mil dieser an eine gemeinsame Vorlaufleitung und eine gemeinsame Rücklaufleitung angeschlossen ist.

Es ist bekannt, bei einem hydraulischen Drehschlaghammer den Hydraulikmotor für den Drehantrieb des Bohrgestänges und die hydraulische Schlagantriebseinrichtung entweder in Reihe oder parallel zu schalten (DE-AS 12 21169). Diese Kopplung der beiden Antriebe hat den Vorteil, daß der Drehschlaghammer an nur zwei Hydraulikleitungen angeschlossen werden muß, nämlich an die Vorlaufleitung und an die Rijcklauflcitung. Würden die Schlagantriebseinrichtungen und der hydraulische Drehmotor von verschiedenen Druckquellen aus versorgt, dann wurden vier Schläuche nöug.

Wenn der Bohrmeißel sich in dem Gestein festgesetzt hai kann er in vielen Fällen leicht wieder gelöst werden, indem das Bohrgestänge in Rückwärtsrichtung gedreht wird. Bei Geräten, bei denen der Hydraulikmotor für den Drehantrieb separat versorgt wird, braucht lediglich die Rücklaufleitung des Hydraulikmotors an die Pumpe und die Vorlaufleitung des Hydraulikmotors an den Sumpf angeschlossen zu werden, um den Hydraulikmotor rückwärtslaufen zu lassen und das Bohrgestänge zu lösen. Eine solche umgekehrte Schaltungsart ist aber bei der Schlagantriebseinrichtung nicht möglich.

ίο Aufgabe der Erfindung ist es, einen hydraulischen Drehschlaghammer der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er durch Rückwärtsdrehung freigedreht werden kann, ohne daß dabei die Schlagantriebseinrichtung im umgekehrten Sinne mit Druck beauf-

'-5 schlagt würde.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß· vorgesehen, daß in die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung ein Umsteuerventil für die Drehrichtungsumkehr der Hydraulikflüssigkeit geschähet ist, und daß die Schlagantriebseinrichtung mit einem in Vorwärtsdrehrichtung des Bohrgestänges durchlässigen Rückschlagventil in Reihe geschaltet ist.

Das Umsteuerventil ermöglicht es, die Drehrichtung des Hydraulikmotors umzudrehen, so daß das Bohrgestange wahlweise auch rückwärts gedreht werden kann, beispielsweise zum Freibohren nach einer Blockierung. Durch das mit der Schlagsantriebseinrichtung in Reihe geschaltete Rückschlagventil ist sichergestellt, daß die Schlagantriebseinrichtung, unabhängig von der Drehrichtung des Hydraulikmotors, nur dann mit Druck versorgt wird, wenn der Druck mit der richtigen Polung an ihr ansteht. Ein Rückwärtsdruck ist also an den Anschlüssen der Schlagantriebseinrichtung nicht möglich.

Wenn bei Rückwärtsdrehung des Bohrgestänges die Schlagantriebseinrichtung durch das in Sperrichtung betriebene Rückschlagventil abgeschaltet ist, kann es zweckmäßig sein, die Schlagantriebseinrichtung hydraulisch zu überbrücken, um einen kontinuierlichen Hydraulikfluß sicherzustellen. Hörru ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Reihenschaltung aus Schlagantriebseinrichtung und Rückschlagventil durch ein in Rückwärtsdrehrichtung des Bohrgestänges durchlässiges zweites Rückschlagventil überbrückt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Hydraulikmotor durch eine ein Drosselelement enthaltende By-Pass-Leitung überbrückt sein. Dies ist zweckmäßig, wenn die Schlagantriebseinrichtung eine größere Hydraulikmenge erfordert als der Hydraulikmotor. Auf diese Weise lassen sich Antriebe mit unterschiedlichen Durchsatzmengen aneinander anpassen, so daß es möglich ist, auch bereits bestehende Drehschlaghämmer durch Anbringung der erforderli-

chen Rückschlagventile in der erfinduhgsgemäßen Weise umzurüsten, und zwar selbst dann, wenn die beiden Antriebe völlig verschiedenartig ausgelegt sind.

Um ein blockiertes Bohrgestänge wieder loszudrehen, ist es gelegentlich zweckmäßig, die Schlageinrichtung in Betrieb zu setzen, so daß während des Zurückdrehens Schläge auf das Bohrgestänge ausgeübt werden. Um dies zu ermöglichen, ist zweckmäßigerweise die Schlagantriebseinrichtung über ein in Rückwärtsrichtung geöffnetes drittes Rückschlagventil mit der Rücklaufleilung verbunden. Hierdurch wird die Schlagfunktion während des Vorwärtsdrehens und des Rückwärtsdrehens gleichermaßen ausgeführt, weil die Schlagantriebseinrichtung, unabhängig von der jeweili-

gen Schaltung der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung, stets an demselben Anschluß Druck erhält.

Wenn zum Freidrehen des Bohrmeißels schwächere Schläge auf das Bohrgestänge ausgeübt werden sollen als beim Drehen in Vorwärtsrichtung, kann das dritte Rückschlagventil in eine ein Drosselelement enthaltende Leitung geschaltet sein. Das Drosselelement bewirkt einen Druckabfall, so daß die Schlagantriebseinrichtung bei Rückwärtsbetrieb des Hydraulikmotors mit geringerer Schlagencrgie oder mit verringerter Schlagzahl arbeitet.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert

Fig. 1 zeigt schematisch das Hydraulikschaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung, bei der das Schlagwerk beim Zurückdrehen des Bohrgestänges außer Betrieb ist, und

Fig.2 zeigt schematisch das Hydraulikschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispieles, bei dem beim Zurückdrehen des Bohrgestänges das Schlagwerk in Betrieb ist.

In den Zeichnungen ist das Hammergehäuse nur schematisch dargestellt und mit 10 bezeichnet. In dem Hammergehäuse ist der Schlagkolben 11, der verschie- ?ί dene ring- bzw. kreisförmige Stirnflächen besitzt, hydraulisch hin und her verschiebbar. Die Schlagantriebseinrichtung, die sich ebenfalls in dem Hammergehäuse 10 befindet und die einen Steuerschieber aufweist, ist mit 12 bezeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die hydraulischen Verbindungsleitungen zwischen dem Zylinder, in dem sich der Schlagkolben 11 befindet, und der Schlagantriebseinrichtung 12 fortgelassen. Der Hammer kann in konstruktiver Hinsicht beispielsweise so ausgebildet sein wie der Hammer nach DE-AS 24 28 236, es können aber auch andere Hammertypen verwandt werden.

Die Stirnfläche 13 des Schlagkolbens 11, die aus dem Zylinderraum, in dessen Kammern wechselweise der Hydraulikdruck herrscht, herausragt, schlägt periodisch auf das Einsteckende 14 des (nicht dargestellten) Rohrgestänges. An dem aus dem Hammergehäuse 10 herausragenden Teil 15 des Einsteckendes 14 ist die erste Stange des Bohrgestänges befestigt.

Das Einsteckende 14 ist drehfest, aber längsverschiebbar in einer Hülse 16 untergebracht, die eine (nicht dargestellte) Außenverzahi.ung aufweist, in die ein Zahnrad eingreift. Dieses Zahnrad wird von dem Hydraulikmotor 17 angetrieben, so daß das Einsteckende 14, und mit ihm das Bohrgestänge, gedreht wird, so während der Schlagkolben 11 auf das Einsteckende schlägt.

Zur Versorgung des Hydraulikmotors 17 und der Schlagantriebseinrichtung 12 ist eine Pumpe 18 vorgesehen, die Hydraulikflüssigkeit aus dem Sumpf 19 ansaugt und über das Steuerventil 20 an die mit dem Hydraulikmotor 17 verbundene Vorlaufleitung 21 abgibt. Die Hydraulikflüssigkeit verläßt den Hydraulikmotor durch Leitung 22 hindurch und gelangt zur Schlagantriebseinrichtung 12. Von dort wird sie über t,o das bei Normalbetrieb geöffnete erste Rückschlagventil 24, die Rücklaufleitung 25 und das Steuerventil 20 in den Sumpf 19 zurückgeleitet.

Der Druck in der Vorlaufleitung 21 beträgt beispielsweise 200 bar, und der Druckabfall im Hydrau- h5 likmotor 17 beträgt 60 bar, so daß am Eingang der Schlaganlriebseinnchtung 12 noch ein Druck von 140 bar zur Vcrfügun, steht. Der Hydraulikmotor 17 und die Schlagantriebseinrichtung 12 sind bei diesem Ausführungsbeispiel während des Vorwärtsbetriebes in Reihe geschaltet.

Wenn es vorkommt, daß der Bohrmeißel, der sich an dem dem Hammergehäuse 10 abgewandten Ende des Bohrgestänges befindet, festsitzt, wird das Steuerventil 20 (Fig, 1) nach links verschoben, so daß die Pumpe 18 nunmehr an die Rücklaufleitung 25 und die Vorlaufleitung 21 an den Sumpf 19 angeschlossen ist. Die Hydraulikflüssigkeit fließt also in Leitung 25 hinein und kann das erste Rückschlagventil 24, das in dieser Richtung gesperrt ist, nicht durchströmen. Die Reihenschaltung aus Druckantriebseinrichtung 12 und erstem Rückschlagventil 24 ist aber durch das zweite Rückschlagventil 26 überbrückt, das für die nun herrschende Rückwärtsrichtung geöffnet ist. Die Hydraulikflüssigkeit fließt daher über Leitung 25 und das zweite Rückschlagventil 26 nach Leitung 22 und gelangt so zum Hydraulikmotor 17, der in Rückwärtsrichtung gedreht wird. Leitung 21 dient nunmehr der Rückführung der Hydraulikflüssigkeit in der Sumpf.

Da bei dieser Betriebsweise die Schlagantriebseinrichtung 12 durch das zweite Rückschlagventil 26 praktisch kurzgeschlossen ist, setzt das Schlagwerk aus, während der Hydraulikmotor 17 das Bohrgestange in Rückwärtsrichtung dreht.

Die bisher beschriebene Betriebsweise setzt voraus, daß bei Vorwärtsbetrieb die beiden in Reihe geschalteten Verbraucher 12, 17 gleiche Mengen an Hydraulikflüssigkeit pro Zeiteinheit benötigen. Wenn diese Voraussetzung nicht erfüllt ist und beispielsweise die Schlagantriebseinrichtung 12 eine größere Menge an Hydraulikflüssigkeit benötigt als der Hydraulikmotor 17, kann der Hydraulikmotor durch eine By-Pass-Leitung, die eine Drosselstelle 28 enthält, überbrückt werden.

Das Steuerventil 20 befindet sich beispielsweise in räumlicher Nähe der Pumpe 18 und des Sumpfes 19. Es ist als Drei-Wege-Ventil ausgebildet und kann von Hand betätigt werden. Die (dargestellte) Arbeitsposition entspricht dem normalen Vorwärtsbetrieb des Hydraulikmotor 17 und dem Schlagbetrieb des Schlagwerkes. Wird das Ventil nach links verschoben, dann herrscht der oben beschriebene Rückwärtsbetrieb des Hydraulikmotors 17. während das Schlagwerk abgeschaltet ist. Wird das Steuerventil dagegen aus der Mittelposition nach rechts verschoben, dann ist der Drehschlaghammer außer Betrieb und die Pumpe 18 fördert drucklos in den Sumpf 19 zurück.

Man erkennt, daß die Vorlaufleitung 21 und die Rücklaufleitung 25 bei der Umschaltung des Steuerventils 20 von Nornialbetrieb auf Rückwärtsbetrieb ihre Funktionen vertauschen. Außerdem ist zu ersehen, daß diese beiden Leitungen für den Anschluß des Drehschlaghammers ausreichen, so daß gegenüber den bisher benötigten vier Leitungen e^;ne de Jtliche Ersparnis vorhanden ist.

Das Ausführungsbeispiel von F i g. 2 enthält sämtliche Komponenten des Ausführungsbeispiels von F i g. I >n derselben Schal jng. Eine nochmalige Beschreibung dieses Scbaltungsteils erübrigt sich daher. Zusätzlich ist die Verbindungsleitung zwischen der Schlagantriebseinrichtung 12 und dem ersten Rückschlag"entil 24 an eine Leitung 29 angeschlossen, die ein drittes Rückschlagventil 30 enthält und mit der Vorlaufleitung 21 verbunden ist. Das Rückschlagventil 30 ist so geschaltet, daß es für den Druck der Vorlaufleitung 21 gesperrt und bei einem Druck in Gegenrichtung geöffnet ist.

Außerdem liegi in Leitung 29 eine Drosselstelle 31.

Bei Normalbetrieb des Drehschlaghammers ändert sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel nichts, weil der Druck in der Vorlaufleitung 2! das dritte Rückschlagventil 30 nicht passieren kann. Bei Umschaltung des Steuerventils 20 nach links wird Leitung 25 mit der Pumpe 18 verbunden, so daß der volle Pumpendruck in Leitung 22 herrscht. Von hier fließt ein Teil der Hydraulikflüssigkeit durch den Hydraulikmotor 17, um diesen in Rückwärtsrichtung anzutreiben, und von dort über Leitung 21 zum Sumpf 19 zurück. Ein anderer Teil der Hydraulikflüssigkeit fließt über die Schlagantnebseinrichtiing 12, die Drosselstclle 31 und das für diese .Strömungsrichtung geöffnete dritte Rückschlagventil 30 /ur Leitung 2t, die über das Steuerventil 20 mit dem Sumpf 19 verbunden ist. Das Schlagwerk wird also auch bei dieser Betriebsart mit Druck versorgt, so daß det Schlagkolben U Schläge ausführt. Infolge der Drossel

^r· bleue 3! in Leitung 29 erfolgen diese Schläge, je nach L'auart des Hammers, nun aber mit geringerci Schlagstärke oder mit gleicher Schlagstärke, jedoch größerem zeitlichen Abstand der Schläge als be Vorwärtsbetrieb des Hydraulikmotors 17.

in Bei der zuletzt beschriebenen Betriebsart sind bc dorn Ausfiihriingsbeispiel von F i g. 2 der Hydraiilikmo tor 17 und die Schlagantriebscinrichtiing 12 paralle zueinander zwischen die Leitungen 22 und 21 geschaltet

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Drehschlaghammer für Gesteinsbohrmaschinen, mit einem Hammergehäuse, in dem ein Schlagkolben unter Steuerung durch eine hydraulische Schlagantriebseinrichtung hin- und herbeweglich ist, und mit einem an dem Hammergehäuse angebrachten Hydraulikmotor für den Drehantrieb eines Bohrgestänges, der mit der Schlagantriebseinrichtung hydraulisch in Reihe oder parallel geschaltet und mit dieser an eine gemeinsame Vorlaufleitung und eine gemeinsame Rücklaufleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Vorlaufleitung (21) und die Rücklaufleitung (25) ein Umsteuerventil (20) für die Drehrichtungsumkehr der Hydraulikflüssigkeit geschaltet ist, und daß die Schlagantriebseinrichtung (12) mit einem in Vorwärtsdrehrichtung des Bohrgestänges durchlässigen Röckschlagventil (24) in Reihe geschaltet ist.

2. Drert.ichlaghammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung aus Schlagantriebseinrichtung (12) und Rückschlagventil (24) durch ein in Rückwärtsdrehrichtung des Bohrgestänges durchlässiges zweites Rückschlagventil (26) überbrückt ist.

3. Drehschlaghammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmotor (17) durch eine ein Drosselelement (28) enthaltende By-Hass-Leitung (27) überbrückt ist.

4. Drehschlaghammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagantriebseinrichtung (12) über ein bei Rückwärtsbnf des Hydraulikmotors (17) geöffnetes drittes Rückschlagventil (30) mit der Rücklaufleitung (21) verh'jnder ist.

5. Drehschlaghammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Rückschlagventil (30) mit einem Drosselelement (31) in Reihe liegt.